ADC0808应用实例资料.docx

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ADC0808应用实例资料

11.2.4典型的集成ADC芯片

为了满足多种需要，目前国内外各半导体器件生产厂家设计并生产出了多种多样的ADC芯片。

仅美国AD公司的ADC产品就有几十个系列、近百种型号之多。

从性能上讲，它们有的精度高、速度快，有的则价格低廉。

从功能上讲，有的不仅具有A/D转换的基本功能，还包括内部放大器和三态输出锁存器；有的甚至还包括多路开关、采样保持器等，已发展为一个单片的小型数据采集系统。

尽管ADC芯片的品种、型号很多，其内部功能强弱、转换速度快慢、转换精度高低有很大差别，但从用户最关心的外特性看，无论哪种芯片，都必不可少地要包括以下四种基本信号引脚端：

模拟信号输入端（单极性或双极性）；数字量输出端（并行或串行）；转换启动信号输入端；转换结束信号输出端。

除此之外，各种不同型号的芯片可能还会有一些其他各不相同的控制信号端。

选用ADC芯片时，除了必须考虑各种技术要求外，通常还需了解芯片以下两方面的特性。

（1）数字输出的方式是否有可控三态输出。

有可控三态输出的ADC芯片允许输出线与微机系统的数据总线直接相连，并在转换结束后利用读数信号

选通三态门，将转换结果送上总线。

没有可控三态输出（包括内部根本没有输出三态门和虽有三态门、但外部不可控两种情况）的ADC芯片则不允许数据输出线与系统的数据总线直接相连，而必须通过I/O接口与MPU交换信息。

（2）启动转换的控制方式是脉冲控制式还是电平控制式。

对脉冲启动转换的ADC芯片，只要在其启动转换引脚上施加一个宽度符合芯片要求的脉冲信号，就能启动转换并自动完成。

一般能和MPU配套使用的芯片，MPU的I/O写脉冲都能满足ADC芯片对启动脉冲的要求。

对电平启动转换的ADC芯片，在转换过程中启动信号必须保持规定的电平不变，否则，如中途撤消规定的电平，就会停止转换而可能得到错误的结果。

为此，必须用D触发器或可编程并行I/O接口芯片的某一位来锁存这个电平，或用单稳等电路来对启动信号进行定时变换。

具有上述两种数字输出方式和两种启动转换控制方式的ADC芯片都不少，在实际使用芯片时要特别注意看清芯片说明。

下面介绍两种常用芯片的性能和使用方法。

1.ADC0808/0809

ADC0808和ADC0809除精度略有差别外（前者精度为8位、后者精度为7位），其余各方面完全相同。

它们都是CMOS器件，不仅包括一个8位的逐次逼近型的ADC部分，而且还提供一个8通道的模拟多路开关和通道寻址逻辑，因而有理由把它作为简单的“数据采集系统”。

利用它可直接输入8个单端的模拟信号分时进行A/D转换，在多点巡回检测和过程控制、运动控制中应用十分广泛。

1）主要技术指标和特性

（1）分辨率：

8位。

（2）总的不可调误差：

ADC0808为±

LSB,ADC0809为±1LSB。

（3）转换时间：

取决于芯片时钟频率，如CLK=500kHz时，TCONV=128μs。

（4）单一电源：

+5V。

（5）模拟输入电压范围：

单极性0～5V；双极性±5V,±10V（需外加一定电路）。

（6）具有可控三态输出缓存器。

（7）启动转换控制为脉冲式（正脉冲），上升沿使所有内部寄存器清零，下降沿使A/D转换开始。

（8）使用时不需进行零点和满刻度调节。

2）内部结构和外部引脚

ADC0808/0809的内部结构和外部引脚分别如图11.19和图11.20所示。

内部各部分的作用和工作原理在内部结构图中已一目了然，在此就不再赘述，下面仅对各引脚定义分述如下：

图11.19ADC0808/0809内部结构框图

（1）IN0～IN7——8路模拟输入，通过3根地址译码线ADDA、ADDB、ADDC来选通一路。

（2）D7～D0——A/D转换后的数据输出端，为三态可控输出，故可直接和微处理器数据线连接。

8位排列顺序是D7为最高位，D0为最低位。

（3）ADDA、ADDB、ADDC——模拟通道选择地址信号，ADDA为低位，ADDC为高位。

地址信号与选中通道对应关系如表11.3所示。

（4）VR（+）、VR（-）——正、负参考电压输入端，用于提供片内DAC电阻网络的基准电压。

在单极性输入时，VR（+）=5V，VR（-）=0V；双极性输入时，VR（+）、VR（-）分别接正、负极性的参考电压。

图11.20ADC0808/0809外部引脚图

表11.3地址信号与选中通道的关系

地址

选中通道

ADDC

ADDB

ADDA

IN0

IN1

IN2

IN3

IN4

IN5

IN6

IN7

（5）ALE——地址锁存允许信号，高电平有效。

当此信号有效时，A、B、C三位地址信号被锁存，译码选通对应模拟通道。

在使用时，该信号常和START信号连在一起，以便同时锁存通道地址和启动A/D转换。

（6）START——A/D转换启动信号，正脉冲有效。

加于该端的脉冲的上升沿使逐次逼近寄存器清零，下降沿开始A/D转换。

如正在进行转换时又接到新的启动脉冲，则原来的转换进程被中止，重新从头开始转换。

（7）EOC——转换结束信号，高电平有效。

该信号在A/D转换过程中为低电平，其余时间为高电平。

该信号可作为被CPU查询的状态信号，也可作为对CPU的中断请求信号。

在需要对某个模拟量不断采样、转换的情况下，EOC也可作为启动信号反馈接到START端，但在刚加电时需由外电路第一次启动。

（8）OE——输出允许信号，高电平有效。

当微处理器送出该信号时，ADC0808/0809的输出三态门被打开，使转换结果通过数据总线被读走。

在中断工作方式下，该信号往往是CPU发出的中断请求响应信号。

3）工作时序与使用说明

ADC0808/0809的工作时序如图11.21所示。

当通道选择地址有效时，ALE信号一出现，地址便马上被锁存，这时转换启动信号紧随ALE之后（或与ALE同时）出现。

START的上升沿将逐次逼近寄存器SAR复位，在该上升沿之后的2μs加8个时钟周期内（不定），EOC信号将变低电平，以指示转换操作正在进行中，直到转换完成后EOC再变高电平。

微处理器收到变为高电平的EOC信号后，便立即送出OE信号，打开三态门，读取转换结果。

图11.21ADC0808/0809工作时序

模拟输入通道的选择可以相对于转换开始操作独立地进行（当然，不能在转换过程中进行），然而通常是把通道选择和启动转换结合起来完成（因为ADC0808/0809的时间特性允许这样做）。

这样可以用一条写指令既选择模拟通道又启动转换。

在与微机接口时，输入通道的选择可有两种方法，一种是通过地址总线选择，一种是通过数据总线选择。

如用EOC信号去产生中断请求，要特别注意EOC的变低相对于启动信号有2μs+8个时钟周期的延迟，要设法使它不致产生虚假的中断请求。

为此，最好利用EOC上升沿产生中断请求，而不是靠高电平产生中断请求。

A/D转换器ADC0809与MCS-51单片机的接口设计

ADC0808/0809八位逐次逼近式A/D转换器是一种单片CMOS器件,包括8位的模/数转换器,8通道多路转换器和与微处理器兼容的控制逻辑.

8通道多路转换器能直接连通8个单端模拟信号中一任何一个.

一,ADC0808/0809的内部结构及引脚功能

1,ADC0809转换器内部结构

2,ADC0809引脚功能

分辨率为8位.

最大不可调误差ADC0808小于±1/2LSB,

ADC0809小于±1LSB

单一+5V供电,模拟输入范围为0~5V.

具有锁存三态输出,输出与TTL兼容.

功耗为15mw.

不必进行零点和满度调整.

转换速度取决于芯片的时钟频率.时钟频率范围:

10~1280KHZ

当CLK=500KHZ时,

转换速度为128μs.

IN0~IN7:

8路输入通道的模拟量输入端口.

2-1~2-8:

8位数字量输出端口.

START,ALE:

START为启动控制输入端口,ALE为地址锁存控制信号端口.这两个信号端可连接在一起,当通过软件输入一个正脉冲,便立即启动模/数转换.

EOC,OE:

EOC为转换结束信号脉冲输出端口,OE为输出允许控制端口,这两个信号亦可连结在一起表示模/数转换结束.OE端的电平由低变高,打开三态输出锁存器,将转换结果的数字量输出到数据总线上.

REF（+）,REF（-）,VCC,GND,REF（+）和REF（-）为参考电压输入端,VCC为主电源输入端,GND为接地端.一般REF（+）与VCC连接在一起,REF（-）与GND连接在一起.

二,ADC0808/0809与8031单片机的接口设计

ADC0808/0809与8031单片机的硬件接口有三种方式,查询方式,中断方式和等待延时方式.究竟采用何种方式,应视具体情况,按总体要求而选择.

1.延时方式

ADC0809编程模式

在软件编写时,应令p2.7=A15=0;A0,A1,A2给出被选择的模拟通道的地址;

执行一条输出指令,启动A/D转换;

执行一条输入指令,读取A/D转换结果.

通道地址:

7FF8H~7FFFH

下面的程序是采用延时的方法,分别对8路模拟信号轮流采样一次,并依次把结果转存到数据存储区的采样转换程序.

START:

MOVR1,#50H;置数据区首地址

MOVDPTR,#7FF8H;P2.7=0且指向通道0

MOVR7,#08H;置通道数

MOVX@DPTR,A;启动A/D转换

;MOVX指令：

先发送一个地址（即P2,P0口输出0x7FF8），然后传送操作数（即A中的内容输出到P0口//此处A的内容任意，执行该语句也是为了产生WR信号（即

=0）//）

MOVR6,#0AH;软件延时

DLAY:

NOP

DJNZR6,DLAY

MOVXA,@DPTR;读取转换结果

;MOVX指令：

先发送一个地址（即P2,P0口输出0x7FF8），然后传送操作数（即将P0口的内容读入到A中），执行该语句产生RD信号（即

=0）

MOV@R1,A;存储数据

INCDPTR;指向下一个通道

INCR1;修改数据区指针

DJNZR7,NEXT;8个通道全采样完了吗

........

2.中断方式

将ADC0808/0809作为一个外部扩展的并行I/O口,直接由8031的P2.0和脉冲进行启动.通道地址为FEF8H～FEFFH

用中断方式读取转换结果的数字量,模拟量输入通路选择端A,B,C分别与8031的P0.0,P0.1,P0.2（经74LS373）相连,

CLK由8031的ALE提供.

INTADC:

SETBIT1;选择为边沿触发方式

SETBEA;开中断

SETBEX1;

MOVDPTR,#0FEF8H;通道地址送DPTR

MOVX@DPTR,A;启动A/D转换

……

PINT1:

……

MOVDPTR,#0FEF8H;通道地址送DPTR

MOVXA,@DPTR;读取从IN0输入的转换结果存入

MOV50H,A;50H单元

MOVX@DPTR,A;启动A/D转换

RETI;中断返回

三,接口电路设计中的几点注意事项

1.关于ADC0808/0809最高工作时钟频率的说明

由于ADC0808/0809芯片内无时钟,所以必须靠外部提供时钟;

外部时钟的频率范围为10KHZ~1280KHZ.在前面的ADC0808/0809通过中断方式与8031单片机接口的电路中,8031单片机的主频接为6MHZ,ALE提供ADC0808/0809的时钟频率为1MHZ（1000KHZ）;

实际应用系统使用证明,ADC0808/0809能够正常可靠地工作.但在用户进行ADC0808/0809应用设计时,推荐选用640KHZ左右的时钟频率.

2,ADC0816/17与ADC0809的主要区别

ADC0816/0817与ADC0808/0809相比,除模拟量输入通道数增至16路,封装为40引脚外,其原理,性能结构基本相同.

ADC0816和ADC0817的主要区别是:

ADC0816的最大不可调误差为±1/2LSB,精度高,价格也高;

ADC0817的最大不可调误差为士1LSB,价格低.

串行AD转换芯片与51单片机的接口电路及程序设计

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串行AD转换芯片与51单片机的接口电路及程序设计

AT89C51单片机系统经常使用A／D转换器。

虽然并行A／D转换器速度高、转换通道多，但其价格高，占用单片机接口资源比串行A／D转换器多。

工业检测控制及智能化仪器仪表中经常采用串行A／D转换器。

ADS1110是一种精密、可连续自校准的串行A／D转换器，带有差分输入和高达16位的分辨率，其串行接口为I2C总线。

AT89C51单片机通过软件模拟I2C总线实现与ADS1110的连接。

ADS1110的特点与内部结构

ADS1110的特点

完整的数据采集系统和小型SOT23-6封装；片内基准电压：

精度2.048V+0.05％；片内可编程增益放大器PGA；片内振荡器；16位分辨率；可编程的转换速率15次／秒～240次／秒；I2C总线接口（8个有效地址）；电源电压2.7V～5.5V；低电流消耗240μA。

ADS1110的引脚功能

ADS1110串行A／D转换器采用6引脚贴片封装，其引脚排列如图1所示。

VDD：

电源端，通常接+5V；GND：

模拟地和数字地；VIN+、VIN-：

采样模拟信号输入端，其范围为2.048V～2.048V；SCL：

I2C总线时钟线；SDA：

I2C总线数据线。

ADS1110的内部结构

ADS1110是由带有可调增益的△-∑型转换器内核、2.048V的电压基准、时钟振荡器和I2C总线接口组成。

其内部结构如图2所示。

ADS1110的寄存器读写配置请参考:

ADS110引脚功能,寄存器配置及应用电路介绍

ADS1110的A／D转换器内核是由差分开关电容△-∑调节器和数字滤波器组成。

调节器测量正模拟输入和负模拟输入的压差，并将其与基准电压相比较。

数字滤波器接收高速数据流并输出代码，该代码是一个与输入电压成比例的数字，即A／D转换后的数据。

ADS1110片内电压基准是2.048V。

ADS1110只能采用内部电压基准该基准，不能测量，也不用于外部电路。

ADS1110片内集成时钟振荡器用于驱动△-∑调节器和数字滤波器。

ADS1110的信号输入端设有可编程增益放大器PGA，其输入阻抗在差分输入时的典型值为2.8MΩ。

硬件设计

由于AT89C51单片机没有I2C总线接口，可通过软件模拟实现与I2C总线器件的连接。

具体方法是将单片机的I／O接口连接至I2C的数据线SDA和时钟线SCL。

通过软件控制时钟和数据传输，系统灵活性强。

图5所示是数据采集显示系统，采集工业现场的4路模拟信号并轮询显示。

采用4个ADS1110作为A／D转换器，地址为ED0～ED3。

具有I2C总线接口的EEPROMAT24C16作为存储器。

本系统有4位LED数码显示管和4个参数设定按键。

采集数据经数字滤波、16进制→工程值转换后，送至数码管轮询显示。

ADS1110和AT24C16的I2C接口连ADSl110数据线SDA至单片机的P1.0，时钟线SCL连接单片机的P1.1，上拉电阻阻值选10kΩ。

软件设计

按照硬件电路，编写A／D转换子程序为ADS0，其中嵌套调用了START，为起始命令子程序，FSDZ1为向ADS1110发送单个字节命令的子程序，ADREAD是读取输出寄存器和配置寄存器的子程序，STOP是停止命令子程序。

ADS0只对地址为ED0的ADS1110读数，如果要读取其他ADS1110，只需更改地址即可。

系统中ADS1110的工作方式选用默认设置，即配置寄存器内容为#8CH，所以程序未向配置寄存器写入数据。

程序代码如下：

5结束语

ADS1110是一款高性价比具有I2C总线接口的串行A／D转换器。

ADS1110已在单片机系统中应用，并用于现场。

实践证明，ADS1110和单片机组成的数据采集系统，占用I／O端口少、功耗低，适用无电源场合。

但需注意的是，因I2C总线为串行扩展总线，数据采集时不能用于实时速度要求较高的场合。

串行A/D转换器ADSL1110引脚图,特点及内部结构介绍

本文来自:

DZ3W.COM原文网址：

2008-08-1703:

;模数转换8位，最小精度0.02，

;ADC0809

;外部频率500KHZ

; ------------

; 0.0~0.3位控制----|p0 p2|-|--/8----显示段控制

; 0.4~0.7按键---| |

; | |

; | |---ALE--CLOCK

; | |

; | |---p3.5--OE

; A/D8BIT---|p1 P3|---P3.4--EOC

; | |---p3.3--START/ALE

; | |---P3.0~P3.2--显示位控制

; -----------

;转换顺序，先选通地址，再SAA脉冲信号，延时10MS,等待EOC为高，从P1口读入,（也可以P2口读入）

;作为动态自动扫描时，用33H存显示的通道，并赋给P3口，而P3口高位全为一，保证数据的有效读入

;晶振12MHZ

;30,31,32-=显示字,33H--8BIT,34H--MODE,35H--BITCONTROL,36--显示通道字 37H--10 38H--FFH

STA BITP3.6;START 11010 000

ALE BITP3.3;ALE

EOC BITP3.4

OE BITP3.5

DYBJ BIT20H.0;大于比较

XYBJ BIT20H.1;小于比较

CCBJ BIT20H.2;存储电压标记

;*************程序开始初始化**********************

ORG0000H

START:

MOVP0,#0FFH

MOVP1,#0FFH

MOVP3,#0D0H

MOVP2,#0FFH

MOV20H,#00H;延时初始化

MOVR5,#25

MOVR6,#50

MOVR7,#50

MOV30H,#0BFH;-显示初始化显示位2

MOV31H,#0BFH;-显示初始化显示位3

MOV32H,#0BFH;-显示初始化显示位4

MOV33H,#00H;BITCONTROL--8

MOV34H,#00H;MODESELECTCOUNTER

MOV36H,#0BFH;-显示初始化显示位1

;------------存储区初始化--------

MOV50H,#00H

MOV51H,#00H

MOV52H,#00H

MOV53H,#00H

MOV54H,#00H

MOV55H,#00H

MOV56H,#00H

MOV57H,#00H

CALLXIANSHI

AJMPITMODETS

;---------------------------------------------------------------------------

DELAY:

;10MS

DJNZR5,$

MOV R5,#25

;提高扫描次数

DJNZR6,DELAY

MOV R6,#50

RET

;*********************显示部分800MS******************

XIANSHI:

MOVP2,36H

CLRP0.0

CALLDELAY

SETBP0.0

MOVP2,30H

CLRP0.1

CALLDELAY

SETBP0.1

MOVP2,31H

CLRP0.2

CALLDELAY

SETBP0.2

MOVP2,32H

CLRP0.3

CALLDELAY

SETBP0.3

DJNZR7,XIANSHI

MOVR7,#50

RET

;----------------------模式部分---------------------------

ITMODETS:

;智能模式提示

MOV33H,#00H

MOV36H,#0A4H;Z

MOV30H,#0C8H;N

MOV31H,#0A3H;o

MOV32H,#0A3H;o

CALLXIANSHI

ITMODE:

;智能模式

JNB P0.4,AUTOMODETS

CALLWBQZ

MOVA,21H

CJNEA,#00H,ITMODE0

JMP ITMODE1

ITMODE0:

CALLTDXIANSHI

CALLXIANSHI;延长时间

ITMODE1:

CALLTDADD1

AJMPITMODE

;-----------------CUNCHUMODE--------

STOREMODETS:

;智能选择，循环显示

MOVR1,#50H

MOV33H,#00H

MOV36H,#0C6H;C

MOV30H,#0C6H;C

MOV31H,#0A3H;o

MOV32H,#0A3H;o

CALLXIANSHI

JNBP0.4,STOREMODETS;防止按键时间过长，跳过该模式

STOREMODE:

;存储模式

;初始化R1

JNB P0.4,ITMODETS

MOV21H,@R1

MOVA,21H

CJNEA,#00H,STMODE

JMPSTMODE0

STMODE:

CALLCCTD

STMODE0:

CALLTDADD1

INCR1

CJNER1,#58H,STOREMODE

MOVR1,#50H

AJMPSTOREMODE

;--------------AUTOMODE-------------

AUTOMODETS:

MOV33H,#00H

MOV36H,#0A4H ;Z

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